申请日2008.10.23
公开(公告)日2012.07.25
IPC分类号C02F9/14; C02F1/72; C02F1/52; C02F3/12
摘要
一种催化氧化—曝气生物滤池联用的水处理方法，至少包括以下3个工艺单元：A、使待处理的废水进入反应池中，首先投加絮凝剂及无机酸，使pH在2-6之间，然后投加催化剂、双氧水，进行催化氧化反应;B、在步骤A的出水中加入碱性物质使其pH值在6.5～8.5之间，然后引入沉淀池沉淀，进行固液分离;C、使步骤B的出水进入曝气生物滤池进行生化处理。本发明方法减少了催化剂的投加量，在有效提高水中有机物可生化性的同时，提高了催化氧化工艺的处理效果，减少了催化剂污泥的产生量，降低了进入曝气生物滤池生化处理装置的悬浮物含量，保证了处理出水的达标排放。
权利要求书
1.一种催化氧化-曝气生物滤池联用的水处理方法，按顺序由以下3个工艺单元组 成：
A、使待处理的废水进入反应池中，首先投加絮凝剂及无机酸，使pH在2-6之间， 然后投加催化剂、双氧水，进行催化氧化反应;所说的催化剂中所含阳离子 为亚铁离子;催化剂亚铁离子与双氧水的质量比为0.3～0.4。
B、在步骤A的出水中加入碱性物质使其pH值在6.5～8.5之间，然后引入沉淀 池沉淀，进行固液分离;
C、使步骤B的出水进入曝气生物滤池进行生化处理。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，反应池中投加的絮凝剂选自硫酸铝、 氯化铝、聚合氯化铝、硫酸铁、氯化铁及聚合氯化铁中的一种或几种。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，絮凝剂投加量在5～800mg/L之间。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，反应池内pH在2.8～4.0之间。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，双氧水与废水中COD质量浓度比为 0.2～1.5∶1。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，调升pH所使用的碱性物质是氢氧化 钠、氢氧化钾、碳酸钠或碱石灰。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，曝气生物滤池工艺采用一级曝气生物 滤池或多级曝气生物滤池，每级曝气生物滤池的水力停留时间在1～8h之间，曝 气量满足水中溶解氧含量不低于2mg/L。
说明书
一种催化氧化-曝气生物滤池联用的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水与废水的净化处理方法。
背景技术
催化氧化是水处理领域的一种新型高级氧化技术。高级氧化技术是近20年来兴 起的水处理新技术，其最显著的特点是以羟基自由基(·HO)为主要氧化剂与有机 物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应，或者通过生 成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O， 从而达到氧化分解有机物的目的。目前高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学 氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和催化氧化法等。这些方法中常用的氧化剂 有：芬顿(Fenton)试剂、臭氧、次氯酸钠等。
高级氧化技术可以用于去除废水中难生物降解的有机物，并能提高废水中有机 污染物的可生化性，为进一步进行低成本的生化处理提供条件。在国外，尤其是欧 洲，高级氧化法处理废水早已在一些对经济成本不敏感的工业过程中得到了广泛应 用。国内近年来在其应用研究方面也取得了显著进展。这都表明高级氧化技术在水 处理领域具有广泛的应用前景。
曝气生物滤池(BAF)技术是上世纪90年代初开发的污水处理新工艺，是在普 通生物膜法基础上，借鉴了给水快滤池的设计思路发展而来的，被称为第三代生物 滤池。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着 高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，利用滤料的高比表面积带来的高浓 度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程;同时，污 水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用， 截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用;运行一 定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更 新生物膜，此为反冲洗过程。
曝气生物滤池特点是集生物氧化、生物吸附和截留悬浮固体于一体，不仅具有 生物膜工艺技术的优势，同时也具有有效的空间过滤作用，节省了后续沉淀池(二 次沉淀池)。曝气生物滤池具有容积负荷高，水力负荷大，抗冲击负荷能力强，出水 水质好，占地面积小，处理流程简单，基建费用、运转费用节省及管理简单、自动 化程度高等优点。由于BAF具有其它生化处理工艺无法比拟的诸多优点，近年来已 在国内外取得广泛采用。
由于催化氧化处理能够在降低水中有机物含量的同时，提高水中剩余有机物的 可生化性，目前对于催化氧化与生化处理联用的水处理应用研究较多。在国内外可 以查阅到多个相关方面的专利技术及文献报道。例如：
A、CN1724420A提出了一种利用化学氧化—曝气生物滤池联合工艺处理污染的 水源水、废水特别是含难生物降解有机物的废水的方法。包括化学氧化处理、调节 池处理、沉淀池处理和曝气生物滤池处理四个步骤，其特征在于，所述化学氧化处 理步骤的化学氧化剂为芬顿试剂，所述芬顿试剂中亚铁离子与双氧水的质量比为 0.5～2.0：1，所述芬顿试剂的加入量为芬顿试剂中双氧水与待处理水中COD质量比 为0.1～2：1，反应时间为1～2小时;经芬顿试剂预处理的水用碱性物质在调节池 处理，调节至pH值6～8;调节池处理的水再经沉淀池沉淀分离絮体，水在沉淀池 中的停留时间1～2小时;然后经沉淀池处理的水进入曝气生物滤池，在曝气生物滤 池处理时间为2～6小时。
该方法是把两种常规的处理方法，即化学氧化同曝气生物滤池生化处理联用， 并对使用参数进行了界定，并没有对两项技术特别是关键的化学氧化提出创新性改 造，无法使用于具有特殊要求的废水处理过程。同时该发明催化剂投加量过多，将 产生大量的催化剂污泥，催化剂污泥后继处理的难度和成本都较高。
B、CN1323956C提出了一种光助芬顿反应、絮凝和微生物降解联用处理废水的 方法。其特征是废水先进行光助芬顿反应，即选取氧化剂H2O2或HCIO和还原剂Fe2+在汞灯光的参与下进行0.5～2小时的芬顿反应;然后选用铝盐、铁盐及其复合盐 为絮凝剂，以聚丙烯酰胺为助凝剂进行絮凝;最后再进行微生物降解处理。
该方法提出采用光助芬顿氧化与生化处理联用的处理工艺，提高了化学氧化效 果，但是由于光助芬顿氧化工艺尚处于研究发展阶段，短时间内难以取得实际工业 推广应用。
C、CN1792896A提出了一种隔离式曝气生物滤池的生物氧化耦合臭氧氧化法处 理石油化工有机污水的方法及装置。其特征在于，从曝气生物滤池耦合臭氧氧化处 理石化污水。装置上部污水进口进入的石化污水首先进入生物氧化区的填料层，并 与填料表面微生物接触，进行初步过滤和生物氧化处理;经初步过滤和生物氧化处 理的污水进入与生物氧化区下部连通并带有臭氧和空气进入装置的隔离曝气筒内， 进行曝气充氧和初步臭氧氧化处理;随后经充氧和初步臭氧氧化处理的污水从隔离 曝气筒上端出来，再进入生物氧化区形成循环处理：经处理后的污水通过出水口排 出。
该方法提出的工艺基本过程为臭氧化学氧化与曝气生物滤池工艺联用处理，并 设计出了独特的装置。由于臭氧发生装置使用维护复杂，而且臭氧氧化使用过程中 残余臭氧的处理困难，限制了该专利技术的推广应用。
发明内容
本发明提出一种催化氧化—曝气生物滤池联用的水处理方法，通过对催化氧化 工艺的优化设计，减少了化学试剂特别是催化剂的投加量，在有效提高水中有机物 可生化性的同时，提高了催化氧化工艺的处理效果，减少了催化剂污泥的产生量， 降低了进入曝气生物滤池生化处理装置的悬浮物含量，保证了处理出水的达标排放。
本发明提供的催化氧化—曝气生物滤池联用的水处理方法，至少包括以下3个 工艺单元：
A、使待处理的废水进入反应池中，首先投加絮凝剂及无机酸，使pH稳定在2-6 之间，然后投加催化剂、双氧水，进行催化氧化反应;
B、在步骤A的出水中加入碱性物质使其pH值在6.5～8.5之间，然后引入沉淀 池沉淀，进行固液分离;
C、使步骤B的出水进入曝气生物滤池进行生化处理。
根据本发明，反应池中投加的絮凝剂可以是硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、硫 酸铁、氯化铁及聚合氯化铁等。絮凝剂投加量在5～800mg/L之间。
根据本发明，反应池中所投加的无机酸可以是硫酸、盐酸及硝酸，一般情况下 使用硫酸，投加量以保证反应池内pH稳定在2-6之间，优选在2.8～4.0之间为宜。
根据本发明，催化氧化工艺所采用的催化剂所含阳离子为亚铁离子，使用过程 中亚铁离子与双氧水的质量比小于0.5，优选0.2～0.45，更优选0.3～0.4。氧化 剂双氧水的投加量按照与废水中COD质量浓度比为0.2～1.5：1投加。反应池中反 应时间一般为30～90分钟。
根据本发明，催化氧化工艺调升pH所使用的碱性物质可以是氢氧化钠、氢氧化 钾、碳酸钠及碱石灰等，具体选择需要结合厂家的便利情况及经济技术要求的实际 情况确定。pH值的调整根据实际需要，可以在输水管道或者单设的调节池中完成。 在沉淀池的沉淀时间一般为1～4h。
根据本发明，针对不同的进水水质，曝气生物滤池工艺可以采用一级曝气生物 滤池或者多级曝气生物滤池，每级曝气生物滤池的水力停留时间一般在1～8h之间， 曝气量以满足水中溶解氧含量不低于2mg/L为宜。
与现有技术相比，本发明具有如下特点和优点：
1、本发明所采用催化氧化工艺在目前技术较为成熟的Fenton氧化工艺基础上 进行优化改进，具有较强的可行性。
2、通过在催化氧化反应过程中投加絮凝剂，提高了水中非溶解污染物质的聚集 程度，降低了氧化剂在固相中的传质速度，在有效提高氧化出水中有机物可生化性 的同时，降低了氧化剂和催化剂用量，节约了药剂成本，同时减少了催化剂污泥的 产生量，提高了后继固液分离过程水中悬浮物的去除效率，提高了催化氧化工艺中 污染物的总体去除效果。
3、催化氧化工艺良好的悬浮物去除效果，降低了后继第二工艺单元曝气生物滤 池的悬浮物截留负荷，可以减少曝气生物滤池的反冲洗频率，节约反冲洗水量，有 利于曝气生物滤池的总体运行效果的提高。
具体实施方式
实施例1：
废水来源：某炼油厂二级生化处理后出水，水质波动较大，常出现严重超标排 放情况，COD在120～250mg/L之间。
催化氧化工艺与一级曝气生物滤池生化处理联用处理该废水。
在反应池内投加絮凝剂100～200mg/L，pH稳定在2.8～3.5之间，催化氧化工 艺亚铁离子与双氧水的投加质量比为0.4：1，双氧水与水中COD质量浓度比1：1， 反应时间40～50min，沉淀池进水pH在7.0～8.0之间，沉淀时间1.5h，曝气生物 滤池水力停留时间3h。
通过该工艺过程处理，出水COD达到60mg/L以下。
实施例2：
废水来源：某化工厂二级生化处理后出水，水质较稳定，出水COD在120～ 160mg/L之间。
催化氧化工艺与一级曝气生物滤池生化处理联用处理该废水。
在反应池内投加絮凝剂30～60mg/L，pH稳定在3.2～3.8之间，催化氧化工艺 亚铁离子与双氧水的投加质量比为0.3：1，双氧水与水中COD质量浓度比0.5：1， 反应时间40～50min，沉淀池进水pH在7.0～8.0之间，沉淀时间1.5h，曝气生物 滤池水力停留时间3h。
通过该工艺过程处理，出水COD达到60mg/L以下。
实施例3：
废水来源：某化工厂生产工艺废水，COD在2000～3000mg/L之间，可生化性较 差，BOD/COD小于0.1。
催化氧化工艺与二级曝气生物滤池生化处理联用处理该废水。
在反应池内投加絮凝剂200～400mg/L，pH稳定在3.0～4.0之间，催化氧化工 艺亚铁离子与双氧水的投加质量比为0.4：1，双氧水与水中COD质量浓度比0.25： 1，反应时间40～55min，沉淀池进水pH在7.0～8.5之间，沉淀时间2～3h，每级 曝气生物滤池水力停留时间6～8h。
通过该工艺过程处理，出水COD基本稳定在120mg/L以下。
